一種鈦合金薄壁環(huán)件及其鍛造成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦合金薄壁環(huán)件及其鍛造成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)件是現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備中存在的一種重要機(jī)械零件，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著主零件的使用壽命。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)不斷發(fā)展，在生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)設(shè)備與機(jī)械原件的要求不斷提高，提高環(huán)件的耐高溫性對(duì)生產(chǎn)工作具有重要的意義。
[0003]采用鈦合金制造的航空航天等領(lǐng)域使用的回轉(zhuǎn)體零部件，如筒形殼體鍛件等，由于鍛件的壁厚較薄，高度較高，再加上鍛件尺寸精度、性能及組織要求也較高，增加了乳制成形的難度?，F(xiàn)有技術(shù)在乳制薄壁的鈦合金高筒環(huán)件時(shí)，由于坯料在沖孔后，仍然存在很大的鼓肚，乳制時(shí)材料流動(dòng)情況難以控制。而且輾乳模具孔型與預(yù)乳坯之間激烈摩擦，造成乳制不穩(wěn)定，容易失穩(wěn)，出現(xiàn)乳扁和喇叭口等現(xiàn)象。而制坯時(shí)由于坯料兩端材料過少，乳制時(shí)環(huán)件轉(zhuǎn)動(dòng)速度快、無摩擦，環(huán)件兩端溫度低，變形抗力相對(duì)較大，而且乳制成形時(shí)材料大部分沿徑向流動(dòng)，軸向材料流動(dòng)較少，造成最終成形環(huán)件兩端壁厚不夠，達(dá)不到要求。
[0004]鈦合金用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、鼓筒和葉片等零件。TA12A合金薄壁異形環(huán)件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上常用的一種零件類型，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的加力筒體殼體，傳統(tǒng)的鈦合金薄壁環(huán)件生產(chǎn)方法是使用板材卷曲焊接得到環(huán)件，此種生產(chǎn)方法存在以下缺點(diǎn):1、板材經(jīng)焊接后，焊接接縫處材料組織惡化，性能下降嚴(yán)重。2、焊接后存在焊接應(yīng)力，后續(xù)加工和使用過程中會(huì)產(chǎn)生較大變形，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。3、生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品合格率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種鈦合金薄壁環(huán)件及其鍛造成形方法，鍛造出的環(huán)件生產(chǎn)成本低且生產(chǎn)過程環(huán)保，環(huán)件加工的周期短，材料利用率高，環(huán)件內(nèi)部組織均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)施:
[0007]—種鈦合金薄壁環(huán)件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選地，所述鈦合金薄壁環(huán)件由下列重量百分比的成分組成:Al1.8-2.1%,C0.28-0.33%、Cr 0.58-0.62 % ^ Si 7-8.1% ^Fe 2.5_3.9%、Mg 0.4-0.5% ^Re 0.03-0.04% ^Mn 0.78-1.2%、Ni 0.06-0.0.08%，余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)。
[0009]優(yōu)選地，所述鈦合金薄壁環(huán)件由下列重量百分比的成分組成:Al1.9%,C0.29%、Cr 0.6%、Si 7.3%、Fe 3.4%、Mg 0.4%、Re 0.03% ^Mn 0.87%、Ni 0.08%，余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)。
[0010]—種鈦合金薄壁環(huán)件的鍛造成形方法，包括以下步驟:
[0011 ] S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380-1420°c ；
[0012]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機(jī)上進(jìn)行鍛壓，使其達(dá)到30%?40%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0013]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300-1350°C，保溫10-20min;
[0014]S4、制坯:再將熱態(tài)鈦合金坯料進(jìn)行鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔，得到鈦合金環(huán)件毛坯；
[0015]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環(huán)件毛坯放上乳環(huán)機(jī)進(jìn)行乳制，空冷后得到鈦合金環(huán)件半成品。
[0016]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環(huán)件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50min-70min，空冷，得到壁厚為40_50mm的鈦合金薄壁環(huán)件。
[0017]優(yōu)選地，步驟S3所述回爐加熱溫度為1350，保溫時(shí)間為15min。
[0018]優(yōu)選地，步驟SI所述加熱爐采用電阻爐或氣爐。
[0019]優(yōu)選地，步驟S4所述鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔要求一火完成。
[0020]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明提供一種鈦合金薄壁環(huán)件及其鍛造成形方法，通過優(yōu)化各個(gè)組分的配比，提高了鈦合金薄壁環(huán)件耐高溫性、和耐腐蝕性能;本發(fā)明鍛造成形方法加工的鈦合金薄壁環(huán)件避免合金擠壓圓孔產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，提高其加工性能和力學(xué)性能，環(huán)件尺寸精度高，節(jié)約原材料;本發(fā)明合金鋼環(huán)件的乳制工藝生產(chǎn)過程環(huán)保，加工工序簡(jiǎn)單，加工成本低;本發(fā)明鍛造成形方法，在沖孔過程中不僅能夠保證變形量，同時(shí)能夠達(dá)到細(xì)化組織的目的，避免了沖孔過程中的開裂現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]一種鈦合金薄壁環(huán)件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)。
[0024]一種鈦合金薄壁環(huán)件的乳制工藝，包括以下步驟:
[0025]S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380_1420°C ；
[0026]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機(jī)上進(jìn)行鍛壓，使其達(dá)到30%?40%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0027]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300-1350°C，保溫10-20min;
[0028]S4、制坯:再將熱態(tài)鈦合金坯料進(jìn)行鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔，得到鈦合金環(huán)件毛坯；
[0029]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環(huán)件毛坯放上乳環(huán)機(jī)進(jìn)行乳制，空冷后得到鈦合金環(huán)件半成品。
[0030]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環(huán)件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50min-70min，空冷，得到壁厚為40_50mm的鈦合金薄壁環(huán)件。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]一種鈦合金薄壁環(huán)件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5%,C 0.25%,Cr0.5%、Si 6%、Fe 1.2%、Mg 0.3%、Re 0.02%、Mn 0.56%、Ni 0.05%，余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)。
[0033]一種鈦合金薄壁環(huán)件的乳制工藝，包括以下步驟:
[0034]S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380°C ；
[0035]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機(jī)上進(jìn)行鍛壓，使其達(dá)到30%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0036]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300°C，保溫1min;
[0037]S4、制坯:再將熱態(tài)鈦合金坯料進(jìn)行鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔，得到鈦合金環(huán)件毛坯；
[0038]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環(huán)件毛坯放上乳環(huán)機(jī)進(jìn)行乳制，空冷后得到鈦合金環(huán)件半成品。
[0039]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環(huán)件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50m